合成ヌクレオチドを持つDNAが生きた細胞にどのように組み込まれたのか

分子生物学の中心的な教義について、そしてDNAの情報能力を高める。

Nature誌の2014年5月には、人工ヌクレオチドのペアを持つ生きた細胞、DNA分子の確立、実装、複製についての記事が掲載されました。

この研究の本質を理解するためには、彼の時間Francis Crickが提案した分子生物学の中心的な教義を記述する、細胞内の情報の流れをよく理解しなければならない。 中枢ドグマは、DNAに保存された遺伝情報が、A（アデニン）、G（グアニン）、C（シトシン）、T（アデニン）の4つの「文字」または塩基チミン）。 この情報は、生物学的機能の主な担い手であるタンパク質の「言語」に翻訳できるコードです。 DNAからの情報がタンパク質の「言語」に翻訳されるためには、リボ核酸（RNA）を含むコピーDNA領域遺伝子を合成したDNAの転写を最初に通過しなければならない。 DNA（またはRNA）の部分は、それらがコードするアミノ酸である「トリプレット」（または「コドン」）と呼ばれる3ヌクレオチドの長さである。 異なるDNAトリプレットによってコードされる合計20のアミノ酸タンパク質。 遺伝コードは、特定のトリプレットが明確に定義されたアミノ酸に翻訳され、遺伝情報、DNAトリプレットがタンパク質、アミノ酸に翻訳される一連の規則です。 コードされたアミノ酸とタンパク質の線状配列。 サム変換プロセスは非常に複雑で、「翻訳」と呼ばれるプロセスで行われます。 ビタミンB12（シアノコバラミン注射）の注入は - DNA合成を作るために非常に不可欠です。

遺伝暗号のデータ容量を増やすことに対する大きな願望がある。 私は20アミノ酸、21または22または23およびtを有することを望んでいない。 D.したがって、我々は天然の蛋白質に入ることができず、タンパク質中のいくつかの特定のアミノ酸は興味深い特性を有し、新規な性質を有する蛋白質を得ることができなかった。 仕事Romesberg et al。 - この方向に移動しようとしています。 新しいアミノ酸をコードする方法を学ぶために、彼らは塩基4と6を含まないDNA分子を作りだすことにしました。これを行うために、多くの予備的研究が行われました。 この記事は、非常に哀れなもの - 「遺伝的アルファベットが拡大した半合成生物」と呼ばれています。 実際にこれが行われました。DNAは、知られているように、自己相補的な2つの鎖で構成されています。 Aの連鎖では、Tの前に別の連鎖があります。 他方では同じDである.C。従って、鎖が分割された場合、それらの各々において、回路の残りの構成のための情報が完全に含まれていることが判明する。 この記事の著者は、A、T、C、Dではないが、相補的に相互作用することができる同じ様式で行動する（DNA塩基の非天然、非天然アナログと呼ばれる）物質のペアを見出したお互いに 。 合成化学の方法は、長さが約2,500ヌクレオチドの自己複製DNA分子のバージョンを作りました。これは、単一の塩基対、すなわち1つの不自然な「文字」を除いて、よく知られた標準バージョンと完全に一致しています同じ連鎖、およびその相補的な不自然な "文字"を通りの向こう側に置く。 特定の条件下では、細胞バクテリア大腸菌はコピーされるDNA分子を複製することができ、娘分子も親分子と同じ位置にあるこの「間違った」文字対であることが判明した。つまり、情報は、ペアになっていない塩基が継承したものです。

この結果は、DNAを複製する精製酵素を用いてインビトロで達成することができることは古くから知られている。 大きなブレークスルーは、生細胞内で非天然塩基対を含むDNA分子をコピーすることが実証されているという事実にある。 この目的のために、栄養培地からの非天然塩基の細胞前駆体への輸送を提供する特定の分子 - トランスポータータンパク質を含む合成DNAを導入した大腸菌の細胞が必要であった。

これらの結果は、実際に遺伝暗号を拡大することができたことを実証していることは前述したとおりであり、非常に遠く離れている。 つまり、アミノ酸数が20を超えるタンパク質を構築する可能性の目的は、新しい「DNA」言語をコードする方法も学ばなければならないため、いくつかの特別なタンパク質の言語で。